O robô é um protótipo, mas já registra resultados promissores no diagnóstico de infecção por nematoides em experimentos realizados em casa de vegetação
Um sistema robótico autônomo, que opera à noite, chamado LumiBot, é capaz de gerar dados que permitem a construção de modelos para o diagnóstico precoce de nematoides em plantas de algodão e soja, mesmo antes do aparecimento dos sintomas. Desenvolvido pela Embrapa Instrumentação em parceria com a União Mista de Cooperativas para o Desenvolvimento do Agronegócio (Comdeagro), Mato Grosso, Brasil, o LumiBot emite luz ultravioleta-visível sobre as plantas e analisa a fluorescência capturada em imagens das folhas, com câmeras científicas.
O cultivo de algodão e soja tem enorme relevância econômica para o país, visto que se prevê uma safra recorde para o ano agrícola de 2025/26: 4,09 milhões de toneladas de fibra e 177,67 milhões de toneladas de soja, segundo estimativas da Empresa Nacional de Abastecimento (Conab). No entanto, ambas as culturas enfrentam a ameaça do parasita microscópico que mede de 0,3 a 3 milímetros de comprimento.
Taxas de precisão acima de 80%
O robô é um protótipo, mas já apresentou resultados promissores no diagnóstico de infecções por nematóides em experimentos realizados em uma estufa, onde cerca de sete mil imagens foram coletadas ao longo de três anos de pesquisa.
“Conseguimos gerar dados e modelos que não só têm taxas de precisão acima de 80%, como também diferenciam doenças causadas pelo estresse hídrico”, afirma Débora Milori , pesquisadora que coordena o estudo e o Laboratório Nacional de Agrofotônica (Lanaf).
A próxima etapa do estudo será o desenvolvimento de equipamentos para operações de campo, como a adaptação do aparelho óptico para uso em veículos agrícolas, como pulverizadores tipo gafanhoto ou veículos robóticos.
Menos produtos químicos na plantação
Segundo o pesquisador, o método convencional de controle de nematoides baseia-se na aplicação de nematicidas no solo ou nas sementes antes do plantio. Esses produtos atuam reduzindo a população de nematoides próxima às raízes. No entanto, essa aplicação é cara, pode causar impacto ambiental e sua eficácia varia de acordo com as condições do solo. Outras estratégias de controle incluem o controle biológico, a rotação de culturas e o desenvolvimento de cultivares resistentes.
“Uma alternativa mais eficiente e econômica seria monitorar a área plantada, aplicando estratégias de controle apenas nas regiões efetivamente infestadas. No entanto, ainda não existe nenhum equipamento comercial capaz de detectar a doença precocemente nas plantas. Nesse contexto, o uso de técnicas fotônicas surge como uma solução promissora”, afirma o coordenador do estudo.
Para Sérgio Dutra, consultor da Comdeagro, o diagnóstico precoce de doenças é fundamental para que os agricultores possam agir de forma rápida e precisa. “Isso evita o uso excessivo de agrotóxicos e reduz o impacto ambiental, um avanço significativo para a agricultura de precisão no Brasil. Também permite melhorar a qualidade da fibra e garantir maior rentabilidade para os produtores”, assegura o especialista.
Como funciona a tecnologia de detecção de doenças
O LumiBot utiliza a técnica fotônica de Imagem por Fluorescência Induzida por LED (LIFI) a bordo. Trata-se de uma técnica não destrutiva que permite a aquisição rápida de dados sobre processos fisiológicos de plantas por meio de imagens. “A imagem resulta da excitação das folhas com luz ultravioleta-visível, que induz compostos moleculares, como a clorofila e alguns metabólitos secundários, a emitirem luz por meio do processo de fluorescência”, explica Milori.
O robô coleta dados, que são então processados por algoritmos treinados para reconhecer padrões em imagens, a partir dos quais são construídos modelos associados a doenças específicas.
As imagens são capturadas em apenas sete segundos, simultaneamente com a iluminação, em um ambiente escuro para evitar a atividade fotossintética da planta e eliminar a interferência de outras fontes de luz no sinal de fluorescência que as câmeras registram.
O robô se move ao longo de trilhos no solo, entre as fileiras de algodão, avaliando as folhas com um feixe de luz de alta intensidade. Segundo Débora Milori, a técnica identifica diferentes tipos de estresse biótico (fungos, bactérias e vírus) e abiótico, como deficiências nutricionais e falta de água, por exemplo.
“As imagens capturadas pela câmera em cada posição da amostra são gravadas em um disco rígido externo portátil (SSD), onde são armazenadas e ficam disponíveis para análise. Cada amostra recebe uma identificação única”, explica o pós-doutorando Tiago Santiago.
Santiago é responsável pela análise de dados, análise de imagens e treinamento de modelos de aprendizado de máquina. A equipe é composta por estudantes de diferentes áreas e com diferentes funções dentro do projeto: a agrônoma Bianca Barreto iniciou os estudos e os experimentos durante seu pós-doutorado sob a supervisão de Débora Milori; Vinícius Rufino é estudante de graduação em engenharia física e trabalha com instrumentação e análise de dados; Julieth Onofre, doutora em física, é responsável pela área de instrumentação óptica; Gabriel Lupetti, estudante de graduação em biotecnologia, é responsável pelo monitoramento do desenvolvimento de nematoides, inoculação e processamento de espécies vegetais; Kaique Pereira, biólogo, é responsável pela manutenção das plantas, inoculação e contagem de nematoides.
Prova de conceito
O projeto LumiBot contou com o apoio da Embrapii Itech-Agro (Integração de Tecnologias Habilitadoras do Agronegócio), da Embrapa Instrumentação, com o objetivo de desenvolver um protótipo do equipamento para minimizar custos e impulsionar a cadeia produtiva da soja e do algodão. A Embrapii é uma organização que conecta empresas e instituições de pesquisa para desenvolver inovações como o LumiBot.
O projeto envolveu o desenvolvimento de uma prova de conceito para o diagnóstico precoce de doenças com técnicas fotônicas em sistemas de produção de algodão, em parceria com a Comdeagro. O projeto de automação física foi desenvolvido em parceria entre a Embrapa Instrumentação e a empresa Equitron Automação, sediada em São Carlos, e personalizado para operar em uma estufa.
A fotônica é um ramo da física que estuda as aplicações da luz, incluindo sua geração, manipulação e detecção. Essas técnicas são amplamente aplicadas em diversos campos devido à sua sensibilidade, precisão e alto potencial de portabilidade.
Nematóides
Os nematoides são vermes microscópicos abundantes no solo, em água doce e salgada, que frequentemente parasitam animais, insetos e plantas, segundo a Embrapa. Eles atacam as raízes, reduzindo a absorção de água e nutrientes e resultando em crescimento limitado das plantas e perdas de produtividade.
O experimento para diagnosticar a praga está sendo conduzido com 400 plantas em vasos em uma estufa, divididas em quatro grupos de 100 plantas cada: um grupo controle, um sob estresse hídrico, um com inoculação do nematóide Aphelenchoides besseyi e um com inoculação do nematóide Rotylenchulus reniformis , a espécie mais comum encontrada em plantações.
De acordo com Kaique Pereira, o nematoide Rotylenchulus reniformis compromete as plantas, reduzindo a produtividade das plantações, e é comum em regiões tropicais e subtropicais do Brasil, enquanto Aphelenchoides besseyi, responsável pelos sintomas de caule verde, retenção de folhas e tecido vegetal deformado, é comum em ambientes quentes e úmidos, pois esses são fatores essenciais para o seu desenvolvimento.
“Os nematoides são um problema muito sério no cultivo do algodão e resultam em muitas perdas para os agricultores, especialmente no estado de Mato Grosso”, afirma Sérgio Dutra, consultor da Comdeagro.
Rafael Galbieri, pesquisador do Instituto Mato-Grosso do Algodão (IMAmt), afirma que a extensão da perda de produtividade devido a nematoides no Mato Grosso ainda não é conhecida com certeza. “O fato é que existem locais onde ocorrem perdas significativas e outros onde o problema é menos severo. Há relatos de perdas de 50% a 60% em casos extremos, com uma média de até 10% a 12% em certas regiões. As perdas anuais nas lavouras de algodão devido a problemas relacionados a nematoides são estimadas em mais de R$ 4 bilhões. Existem diversos exemplos de áreas de produção que se tornaram inviáveis devido à infestação”, relata o doutor em agronomia tropical.
A soja não é diferente. O prejuízo chega a R$ 27,7 bilhões, segundo estudo da Sociedade Brasileira de Nematologia (SBN), da Syngenta e da consultoria Agroconsult. “De modo geral, as perdas mais significativas associadas a nematoides são observadas em culturas como soja e algodão. No entanto, já está claro que os patógenos afetam a produtividade de praticamente todas as culturas do país, muitas vezes até com maior intensidade do que nas principais culturas”, afirma a presidente da SBN, Andressa Cristina Zamboni Machado.
Segundo ela, o Brasil abriga diversas espécies de nematoides altamente agressivas que se espalharam por regiões agrícolas e são responsáveis por grandes prejuízos econômicos no agronegócio. “No entanto, esses organismos nem sempre são diagnosticados ou controlados corretamente, o que agrava ainda mais seus efeitos na produção”, relata.
Joana Silva (MTb 19.554/SP)
Embrapa Instrumentação
